OO programming. Dott. Ing. M. Banci, PhD

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1 OO programming Dott. Ing. M. Banci, PhD

2 I concetti dell Object-Oriented Programming 1. Cos è un Oggetto? Concetti di data encapsulation + benefici della OOP. 1. Cos è una Classe? Una classe è un prototipo da cui gli oggetti sono creati. 1. Cos è l Ereditarietà? L ereditarietà è un modo semplice per organizzare il proprio programma. Le classi ereditano lo stato e il comportamento delle loro superclassi. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 2

3 1. Cos è una Interface? È un contratto fra una classe e il mondo esterno. Quando una classe implementa una interfaccia, essa promette di fornire il comportamento pubblicato tramite l interfaccia. 1. Cos è un Package? È un namespace per organizzare classi e interfacce in un certo modo logico. Mettere il codice in dei packages rende i grandi SW più facili da gestire. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 3

4 Cos è un Oggetto? Gli oggetti sono la chiave per comprendere la tecnologia OO. Se ci guardiamo attorno vedremo molti esempi di Oggetti nel mondo reale: un cane, una televisione, una bicicletta. Gli oggetti del mondo reale hanno 2 caratteristiche: Hanno uno STATO e un COMPORTAMENTO. I cani hanno uno stato (nome, colore, affamato, etc ) e un comportamento (abbaiare, dormire, scodinzolare). Anche le biciclette hanno uno stato (marcia attuale, frequenza pedalata attuale, velocità attuale) e un comportamento (cambiare marcia, cambiare la freq di pedalata, frenare). Identificando lo stato e il comportamento degli oggetti del mondo reale è un ottimo modo per avvicinarsi alla OOP. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 4

5 Un semplice esercizio: Quali sono i possibili stati in cui questo oggetto si può trovare?" Quali sono i possibili comportamenti che questo oggetto può avere?". Gli oggetti del mondo reale hanno una loro complessità differente da oggetto ad oggetto. Alcuni oggetti potranno al loro interno contenere altri oggetti. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 5

6 Un ogetto SW Gli oggetti SW sono simili a quelli del mondo reale: anche loro sono formati da stato e comportamento. Un oggetto mantiene il proprio stato in campi (attributi) (variabili) e espone il suo comportamento tramite i metodi (funzioni in alcuni linguaggi). I metodi operano sullo stato interno di un oggetto e servono come meccanismo primario per la comunicazione fra oggetti. Nascondendo lo stato interno e richiedendo che tutte le interazioni con lo stato interno avvengano esclusivamente tramite metodi, questo è noto col nome di data encapsulation, questo è un concetto fondamentale della OOP. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 6

7 L esempio della bicicletta Tramite gli attributi di (velocità attuale, frequenza pedalata, e marcia attuale) e fornendo i metodi per modificare questi stati, l oggetto mantiene il controllo del come il mondo esterno può utilizzarlo. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 7

8 Una bicicletta modellata come un oggetto SW Ad esempio, se la bicicletta ha solo 6 marce, un metodo per cambiare marcia potrà rifiutare qualsiasi valore che è inferiore a 1 o maggiore a 6. Lo scrivere codice all interno di separati oggetti software fornisce un elevato numero di benefici: Modularità: Il codice sorgente di un oggetto può essere scritto e mantenuto indipendentemente dal codice sorgente di altri oggetti. Information-hiding: Interagendo esclusivamente tramite i metodi, i dettagli 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 8

9 Rutilizzo del codice: Se esiste già un oggetto (forse scritto da un altro sviluppatore), possiamo usare questo oggetto nel nostro programma. Pluggability and debugging ease: Se un particolare oggetto crea dei problemi si potrà rimuovere con facilità e sostituirlo con un altro. Simile alla sostituzione di parti meccaniche. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java - 1 9

10 Cos è una classe Nel mondo reale si trovano molti oggetti dello stesso tipo, come delle biciclette. Ci possono essere centinaia di altre biciclette, con la stessa fattura e del medesimo modello. Ciascuna bicicletta è costruita dal medesimo modello pertanto è formata dagli stessi componenti. Si dice che una bicicletta è una istanza della relativa classe bicicletta. Una classe è il modello da cui i singoli oggetti sono creati. La seguente classe bicicletta è una possibile implementazione di una bicicletta: 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

11 class Bicycle { int cadence = 0; int speed = 0; int gear = 1; void changecadence(int newvalue) { cadence = newvalue; } void changegear(int newvalue) { gear = newvalue; } void speedup(int increment) { speed = speed + increment; } void applybrakes(int decrement) { speed = speed - decrement; } void printstates() { System.out.println("cadence:"+cadence+" speed:"+speed+" gear:"+gear); } } 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

12 I campi cadence, speed, e gear rappresentano lo stato dell oggetto, e i metodi (changecadence, changegear, speedup etc.) definiscono le sue interazioni col mondo esterno. Si nota che la classe bicicletta non ha un metodo main. Questo dipende dal fatto che essa non costituisce una applicazione completa; Essa è solo il modello per biciclette che potranno essere utilizzate in una applicazione. La responsabilità di creare e usare nuovi oggetti bicicletta è demandata ad altre classi dell applicazione. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

13 Una classe demo che crea 2 separate biciclette (oggetti) e invoca i loro metodi: class BicycleDemo { public static void main(string[] args) { // Create two different Bicycle objects Bicycle bike1 = new Bicycle(); Bicycle bike2 = new Bicycle(); // Invoke methods on those objects bike1.changecadence(50); bike1.speedup(10); bike1.changegear(2); bike1.printstates(); bike2.changecadence(50); bike2.speedup(10); bike2.changegear(2); bike2.changecadence(40); bike2.speedup(10); bike2.changegear(3); bike2.printstates(); } } 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

14 L uscita di questo test stampa la frequenza, velocità, e la marcia finale per le due biciclette: frequenza:50 velocità:10 marcia:2 frequenza:40 velocità:20 marcia:3 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

15 Cos è l ereditarietà Diversi tipi di oggetti hanno spesso una certa quantità di cose in comune fra loro. Mountain bikes, bici da strada, e tandem, ad esempio, hanno tutte le caratteristiche di una bicicletta (velocità, pedalata, marce). Inoltre ciascuno di esse può definire delle caratteristiche aggiuntive che li rendono diversi fra loro: un tandem ha 2 posti e doppi pedali e doppio manubrio; e così via.. OOP permette alle classi di ereditare gli stati e i comportamenti in comune con altre classi. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

16 Es. La classe Bicycle adesso diviene la superclasse di MountainBike, RoadBike, e TandemBike. In Java ogni classe può avere una superclasse diretta, e ciascuna superclasse può avere illimitate subclassi. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

17 Una gerarchia delle classi biciclette La sintassi da utilizzare per creare una sottoclasse è semplice. All inizio della dichiarazione della classe utilizziamo la parola chiave extends, seguito dal nome della classe da cui ereditare: class MountainBike extends Bicycle { // qui si inseriranno nuovi attributi e metodi } Questa dichiarazione dà alla classe MountainBike tutti gli stessi attributi e metodi della classe Bicycle, questo permette al proprio codice di focalizzarsi esclusivamente sulle caratteristiche che la rendono unica. Questo rende il codice per la sottoclasse semplice da leggere. Il codice della superclasse dovrebbe essere documentato nella sottoclasse dal momento che in essa non è presente. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

18 Cos è una Interfaccia Come già detto gli oggetti interagiscono col mondo esterno tramite i metodi esposti. I metodi costituiscono pertanto le interfacce fra mondo esterno e oggetti. Es. il pulsante di accensione della televisione, costituisce una interfaccia fra noi e i collegamenti elettrici. Premendo il pulsante si accende o spegne. Una interfaccia è un gruppo di metodi in relazione fra loro con contenuto vuoto. Un comportamento di una bicicletta, se specificato come una interfaccia, potrebbe apparire come segue: interface Bicycle { void changecadence(int newvalue); void changegear(int newvalue); void speedup(int increment); void applybrakes(int decrement); } 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

19 Per implementare questa interfaccia, il nome della nostra classe deve cambiare (in ACMEBicycle, ad esempio), e si dovrà utilizzare una nuova parola chiave (implements) nella dichiarazione della classe: class ACMEBicycle implements Bicycle { // remainder of this class implemented as before } Implementare una interfaccia permette ad una classe di diventare più formale rispetto al comportamento che essa promette di fornire. Le interfacce formano un contratto fra la classe e il mondo esterno, e questo contratto è forzato dal compilatore in fase di compilazione. Se la nostra classe desidera implementare una interfaccia, tutti i metodi definiti da questa interfaccia devono apparire nel sorgente prima che la classe venga compilata. Note: Per compilare la classe ACMEBicycle class, occorrerà usare il modificatore public. (sarà compreso più avanti) 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

20 Eventualmente ridefinisce Un aspetto fondamentale della programmazione oggetti è il polimorfismo. Lo vedremo in seguito, per adesso notiamo che possiamo inserire nella classe dei metodi che hanno lo stesso nome (e gli stessi parametri) di metodi già esistenti nella classe base. Il fatto che siano gli stessi di quelli esistenti causa il comportamento di ridefinizione, ovvero di sostituzione del vecchio comportamento con uno nuovo. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

21 Cos è un Package? Un package è un namespace che organizza un insieme di classi e interfacce correlate. Concettualmente si può pensare ad un package come a una cartella (directory) di un PC. Si possono tenere pagine HTML in una cartelle, immagini in un altra e così via. Il SW scritto in Java può essere composto da centinaia o migliaia di classi, appare necessario tenere le varie classi organizzate in packages. La piattaforma Java fornisce una grande quantità di classi di libreria (un insieme di packages) adatte per essere usate nelle nostre applicazioni. Tale libreria è nota come "Application Programming Interface", o "API". I suoi packages contengono le più comuni funzionalità per la programmazione general-purpose. Ad esempio, un oggetto String contiene stati e comportamento per stringhe di caratteri; un oggetto File ci permette di creare, cancellare, etc. un file del filesystem; Un oggetto Socket..; Varii oggetti GUI, tipo pulsanti, checkboxes e altri controlli grafici. Questo ci permette di non dover ricostruire di volta in volta le stesse cose. Esistono migliaia di librerie (classi) già fatte permettendoci di focalizzare la nostra programmazione esclusivamente sull aspetto che ci interessa (la business logic) piuttosto che le infrastrutture per fare funzionare il tutto. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

22 Java Platform API Specification Contiene la lista completa di tutti i packages, interfaces, classes, fields, e methods forniti dalla Java Platform 6, Standard Edition. (SE) 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

23 Procedural Programming vs. Object Oriented Programming

24 Consideriamo un piccolo programma espresso in modo procedurale #!/usr/local/bin/perl my $a = 2; my $b = 3; my $c = $a + $b; print "The sum of $a and $b is $c"; my $d = 3; my $e = 4; my $f = $a + $b; print "The sum of $d and $e is $f"; exit; Questo programma esegue due somme di valori fra variabili. Questa soluzione non risulta comunque elegante, neppure in un linguaggio provcedurale, proviamo a migliorarla. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

25 Un approccio migliore potrebbe essere di tipo modulare, come qui di seguito: #!/usr/local/bin/perl print addnumbers(2,3); print addnumbers(3,4); exit; sub addnumbers() { my $a = shift; my $b = shift; return ($a + $b); } 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

26 Questo secondo codice è molto meglio poiché isola le funzionalità in subroutines. Ci sono due benefici. 1. Non è necessario duplicare le operazioni. Ma sarà sufficiente richiamare le funzioni già create. 2. Dal momento che il codice è scritto una sola volta ed è isolato in un solo posto (una funzione), se vorrai modificarlo in un secondo momento sarà sufficiente fare modifiche alla funzione! 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

27 Il programma procedente potrebbe essere riscritto usando l OOP nel seguente modo: import AdditonObject; myadditionobject = new AdditionObject(2,3); myadditionobject.printsum(); // prints 5 myadditionobject.setnumbers(3,4); myadditionobject.printsum(); // prints 7 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

28 L oggetto AdditionObject potrebbe class AdditionObject { int number1; int number2; new(int a, int b) { number1 = a; number2 = b; } setnumbers(int a, int b) { number1 = a; number2 = b; } essere: } printsum() { System.out.println(number1+number2); } 8 Giugno 2007 Esercitazione Java

29 Potrebbe sembrare di aver aggiunto molto codice rispetto all approccio procedurale utilizzando il framework ad oggetti. In realtà si avranno molti benefici in seguito. 8 Giugno 2007 Esercitazione Java